Pedro Reis és un investigador i professor d’enginyeria a l’Institut Tecnològic de Massachusetts (MIT, per les sigles en anglès). Entre altres coses, el seu treball consisteix a explicar les propietats mecàniques de les estructures esfèriques, com poden ser cúpules, closques d’ou o el morro d’un avió. Per a això necessitava desenvolupar un mètode ràpid i econòmic per produir prototips en el laboratori amb els quals fer experiments. Després de fer algunes proves abocant un material semblant a l’cautxú sobre motlles esfèrics, es va adonar que no hi havia manera de predir el gruix de l’esfera amb antelació, tan sols confiar en el mètode d’assaig i error.
Mentre donava voltes a aquest problema, va rebre una visita una mica atípica al MIT. Es tractava de tres cuiners de restaurant basc Mugaritz que estaven buscant noves tècniques per aplicar a les seves receptes. Els cuiners van aconseguir el seu objectiu, però també van deixar alguna idea al seu pas. “Em van mostrar una recepta d’ous trencats en què recreaven una pela d’ou utilitzant un motlle i manitol, un sucre amb una textura semblant a el polímer de silicona que fèiem servir nosaltres: el problema era idèntic a el nostre”, explica Reis. Gràcies a això comprendre que es tractava d’un problema bastant comú, de manera que ell i el seu equip van decidir buscar casos similars. va ser un col·laborador, François Gallaire de l’Escola Politècnica Federal de Lausana a Suïssa, qui va trobar la clau en l’elaboració de bombons.
Per poder fabricar alguna cosa tan quotidià com un ou de xocolata o un bombó farcit de licor, cal poder fer una coberta rígida i buida. Per això, els xocolaters aboquen la seva matèria primera fosa sobre un motlle esfèric, deixant escórrer el líquid sobrant. Gràcies a aquesta tècnica, perfeccionada durant segles a força d’assaig i error, aquests artesans són capaços de produir càpsules de xocolata de el gruix desitjat, simplement seguint la recet a. Si ells poden fer-ho, un grup d’enginyers de l’MIT hauria de ser capaç de determinar les variables físiques que regeixen el procés.
Veient videos de xocolaters fent bombons, l’equip es va preguntar si hi hauria alguna manera de predir el resultat a partir de la viscositat de el fluid i la mida de l’motlle. Amb aquesta finalitat, van realitzar una sèrie d’experiments abocant diversos tipus de polímers líquids – una mena de silicona que s’endureix ràpidament- de viscositat coneguda sobre una sèrie de motlles esfèrics de diferents mides. Un cop solidificats, van mesurar el gruix de les càpsules obtingudes.
Em van mostrar una recepta d’ous trencats en què recreaven una pela d’ou utilitzant un motlle i manitol, un sucre amb una textura semblant a el polímer de silicona que fèiem servir nosaltres: el problema era idèntic a l’nostre
a partir d’aquestes dades, van desenvolupar una equació que permet predir amb exactitud el gruix de la càpsula resultant sense haver de recórrer a l’mètode d’assaig i error. La fórmula matemàtica es basa en les dimensions de l’motlle i la velocitat a la qual el líquid es desplaça sobre ell. Quan més gran és el motlle, més temps triga el fluid en cobrir-ho i el resultat és una coberta més gruixuda. El mateix passa si augmenta la viscositat de l’polímer. Per a la sorpresa inicial dels investigadors, ni l’altura des de la qual s’aboca el líquid ni el volum total emprat influeixen en el gruix final de la bombolla.
Com a resultat Reis i el seu equip han desenvolupat una fórmula matemàtica i un mètode de fabricació que els permet dissenyar i produir esferes elàstiques de mida i gruix desitjat. “En aquest cas tenim el que jo anomeno el ‘triangle daurat’, és a dir, som capaços de descriure el procés numèricament, l’hem modelat a l’ordinador i finalment som capaços d’anar a laboratori i crear prototips que compleixen les nostres prediccions” compta Reis. Aquests resultats han estat publicats recentment a la revista Nature Communications.
Aquest treball obre la porta a nombroses aplicacions pràctiques. Ja no serà necessari provar amb centenars de motlles i viscositats diferents per obtenir el resultat desitjat. de moment l’equip de Reis es limita a emprar per provar les propietats mecàniques d’estructures esfèriques en el seu laboratori, però anticipa que podria aplicar-se en la indústria farmacèutica o la fabricació de vesícules artificials i embalatges més eficients. Segons Reis “teòricament podria emprar-se per a crear cúpules de ciment, tot i que encara no hem realitzat cap treball en aquest sentit “.
” Podem dir que aquesta és una tècnica de fabri cació ràpida.Avui dia aquest terme sol associar-se a la impressió en 3D o altres mètodes que requereixen equips molt cars, però també pot ser una cosa tan simple com abocar xocolata en un motlle ” , conclou Reis.